Сварка низколегированных конструкционных сталей

Сварка низколегированных сталей

Низколегированные стали содержат углерода до 0,25 % и легирующих примесей до 3 %. Они относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей. Стали этих групп относятся к хорошо сваривающимся практически всеми видами сварки сталям.

Основные требования при их сварке – обеспечение равнопрочности сварного соединения основному металлу, отсутствие дефектов, требуемая форма сварного шва, производительность и экономичность. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25 % возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.

Сталь марки 15ХСНД сваривают вручную электродами типа Э50А или Э55А. Наилучшие результаты дают электрод типа УОНИИ–13/55 и электрод ДСК–50.

Сварку электродами типа ДСК–50 можно выполнять переменным током, но лучшие результаты дает сварка постоянным током обратной полярности. Многослойную сварку следует производить каскадным методом.

Чтобы предупредить перегрев стали, следует выполнять сварку при токах 40–50 А на 1 мм диаметра электрода. Рекомендуется применять электроды диаметром 4–5 мм. Автоматическую сварку сталей 15ХСНД, 15ГС и 14Г2 производят проволокой типа Св–08ГА или Св–08ГА под флюсом АН–348–А или ОСЦ–45 при высоких скоростях, но при малой погонной энергии. В зимних условиях сварку конструкций из стали марки 15ХСНД можно производить при температурах не ниже –10 °C. При более низких температурах применяют предварительный подогрев зоны сварки на ширине до 120 мм по обе стороны шва до температуры 100–150 °C. При температуре –25 °C сварка не допускается.

Стали марок 09Г2С и 10Г2С1 относятся к группе незакаливающихся, не склонных к перегреву и стойких против образования трещин. Ручная сварка электродами типов Э50А и Э55А выполняется на режимах, предусмотренных для сварки низкоуглеродистой стали. Механические свойства сварного шва не уступают показателям основного металла.

Автоматическая и полуавтоматическая сварки выполняются электродной проволокой типа Св–08ГА, Св–10ГА или Св–10Г2 под флюсом АН–348–А или ОСЦ–45. Сварку листов толщиной до 40 мм производят без разделки кромок. При этом равнопрочность сваренного шва обеспечивается за счет перехода легирующих элементов из электродной проволоки в металл шва.

Стали хромокремниемарганцовистые типа «хромансиль» относятся к низколегированным (марки 20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГСА и 35ХГСА). Они дают закалочные структуры и склонны к образованию трещин. При этом чем меньше толщина кромок, тем больше опасность закалки металла и образования трещин, особенно в околошовной зоне. Для сварки могут применяться электроды НИАТ—ЗМ типов Э70, Э85. Для ответственных сварных швов рекомендуются электроды со стальными стержнями из проволоки типа Св–18ХГС или Св–18ХМА с покрытием следующих типов: ЦЛ–18–63, ЦК–18Мо, УОНИИ–13/65, УОНИИ–13/85, УОНИИ–13/НЖ.

При сварке рекомендуется следующие режимы:

При сварке более толстых металлов применяется многослойная сварка с малыми интервалами времени между наложением последующих слоев. При сварке кромок разной толщины сварочный ток выбирается по кромке большей толщины и на нее направляется большая часть зоны дуги. Для устранения закалки и повышенной твердости металла шва и околошовной зоны рекомендуется после сварки нагреть изделие до температуры 650–680 °C, выдержать при этой температуре определенное время в зависимости от толщины металла (1 ч на каждые 25 мм) и охладить на воздухе или в горячей воде. Сварку низколегированных сталей в защитном газе производят при плотностях тока более 80 А/мм 2 .

Сварка в углекислом газе выполняется при постоянном токе обратной полярности. Рекомендуется электродная проволока диаметром 1,2–2,0 мм марки Св–08Г2С или Св–10Г2, а для сталей, содержащих хром и никель, Св–08ХГ2С, Св–08ГСМТ.

Эффективной является сварка в углекислом газе с применением порошковой проволоки.

Электрошлаковая сварка сталей любой толщины успешно производится электродной проволокой марки Св–10Г2 или Св–18ХМА под флюсом АН–8 при любой температуре окружающего воздуха.

Газовая сварка отличается значительным разогревом свариваемых кромок, снижением коррозионной стойкости и более интенсивным выгоранием легирующих примесей. Поэтому качество полученных сварных соединений ниже, чем при других способах сварки.

При газовой сварке пользуются только нормальным пламенем при удельной мощности 75–100 л/(ч?мм) при левом способе, а при правом – 100–130 л/(ч?мм). Присадочным материалом служит проволока марок Св–08, Св–08А, Св–10Г2, а для ответственных швов – Св–18ХГС и Св–18ХМА. Проковка шва при температуре 800–850 °C с последующей нормализацией повышает механические качества шва.

Низколегированная сталь широко используется в строительстве и при изготовлении различных металлоконструкций. Такой материал обладает повышенной прочностью, что в свою очередь позволяет изготавливать легкие и надежные металлоконструкции, которые имеют доступную стоимость. Если говорить о свариваемости таких низколегированных сталей, то можно сказать, что в данном случае необходимо учитывать различные показатели сплава, от чего напрямую зависит выбор той или иной технологии. Чем меньше показатель содержания углерода, тем проще металл сваривается друг с другом. В том же случае, если проводится работа со сплавами, в которых содержится 0,25% углерода, существует опасность образования трещин и разнообразных дефектов сварного шва.

К низколегированной стали относятся сплавы, в составе которых содержится не больше 0,25% углерода и не больше 3% легирующих элементов. Существует множество различных низколегированных марок стали, которые используются для изготовления гражданских и промышленных сооружений, нагруженных металлоконструкций. Также возможно использование таких специализированных марок стали для изготовления газопроводных труб.

Высококачественная сварка конструкционных сталей

Для сварного соединения таких металлических сплавов отлично подходит дуговая ручная сварка. При этом могут использоваться электроды Э44А и Э50А. Если же требуется выполнить максимально прочное качественное соединение, используют электроды марки ДСК-50 и УОНИ 13/55. Для повышения прочности соединения также рекомендуется выполнять работу на постоянном токе с обратной полярностью. Сварка проводится при пониженных показателях сварочного тока, когда на 1 миллиметр диаметра электрода приходится порядка 50 Ампер мощности. При использовании технологии дуговой сварки для соединения низколегированной стали используют соответствующую сварочную проволоку и дополнительный флюс.

Отметим, что выполнение сварочных работ может проводиться при температуре не ниже -10 градусов. В том же случае если возникает необходимость выполнения работ при более низких температурах, необходим качественный дополнительный подогрев. В данном случае ширина зоны подогрева по обе стороны соединительного шва составляет около 100 миллиметров. Оптимальная температура подогрева составляет 150 градусов. При температурах ниже минус 25 градусов сварка низколегированных сталей недопустима.

Сварка низколегированных конструкционных сталей

Необходимо сказать, что качество и легкость выполнения данной работы напрямую зависит от особенностей той или иной марки стали. Чем меньше в ее составе содержится углерода, тем проще и прочнее выполняется соединение. В особенности качественно свариваются марки стали, которые не подвержены закаливанию и устойчивы к образованию трещин в соединительном шве. Низколегированные конструкторские марки стали могут свариваться автоматической или ручной сваркой.

При использовании ручной технологии сварка углеродистых конструкционных сталей выполняется соответствующими электродами Э50А и Э55А. С автоматическими инверторами допускается использование сварочной проволоки. Также необходимо использовать дополнительный флюс, что позволит защитить зону температурной обработки. При соединении листов стали, толщина которых меньше 4 сантиметров, можно проводить работы без разделки кромок. В том случае, если при выполнении данной работы соблюдалась технология и были правильно выбраны электроды, по своим показателям прочности соединительные швы не уступают основному металлу.

Особенности работы с низколегированными хромкремниймарганцевыми марками

Необходимо отметить, что работа с таким сплавом осложняется тем, что во время выполнения сварки отмечается склонность к появлению закалочной структуры и трещин шва. Чем меньше толщина обрабатываемых кромок, тем соответственно выше риск появления закалочных зон. Соответствующим образом в зависимости от конкретного сплава должны выбираться электроды для сварки конструкционных сталей.

Электроды для сварки конструкционных сталей

Подобная склонность к образованию дефектов сварки объясняется повышенным содержанием углерода, поэтому существенно усложняются работы по соединению таких металлических сплавов. В данном случае можно использовать электроды, которые по своим характеристикам максимально приближены к основному сплаву. Также возможно использование сварочной проволоки.

Выбор диаметра электрода в данном случае зависит от толщины металлического сплава. При этом можно использовать электроды с толщиной от 1,5 до 6 миллиметров. Соответственно показатели сварочного тока колеблются от 20 до 240 Ампер.

В том случае, если проводится работа с толстыми листами, возможно выполнение многослойной сварки, когда каждый последующий слой выполняется через небольшой промежуток времени. Для устранения так называемых закалочных структур рекомендуется проводить дополнительную термообработку. Для этого необходимо нагреть изделия до температуры более 600 градусов и выдерживать такую температуру в течение нескольких часов, после чего охлаждать на открытом воздухе или в воде.

Обработка низколегированной конструкционной стали может выполняться в защитном газе полуавтоматической и автоматической сваркой. При использовании технологии электрошлаковой сварки можно использовать проволоку марки Св-о8Г2С. Для защиты используют дополнительный флюс АН8.

Низколегированные конструкционные стали упрочнены по сравнению с углеродистыми сталями за счет легирования марганцем, кремнием, в некоторых случаях небольшим количеством хрома и никеля (табл. 5.13). Это позволяет повысить прочность стали до — 480. 540 МПа, что примерно на 20. 30 % выше, чем для

стали СгЗ. Несколько повышаются и пластические свойства стали, в частности, ударная вязкость при низких температурах. Поэтому применение низколегированных сталей позволяет уменьшать расчетные сечения несущих элементов сварных конструкций, снижать их вес, улучшать эксплуатационные характеристики.

Химический состав и механические свойства низколегированных сталей

Содержание химических элементов, % но массе